Contrairement aux circuits logiques séquentiels, dont les sorties dépendent à la fois de leurs entrées présentes et de leur état de sortie précédent, leur conférant ainsi une certaine forme de mémoire. Les sorties des circuits logiques combinatoires sont uniquement déterminées par la fonction logique de leur état d’entrée actuel, logique “0” ou logique “1”, à un instant donné.

En conséquence, les circuits logiques combinatoires n’ont pas de rétroaction et tout changement des signaux appliqués à leurs entrées aura immédiatement un effet sur la sortie. En d’autres termes, dans un circuit logique combinatoire, la sortie dépend à tout moment de la combinaison de ses entrées. Ainsi, un circuit combinatoire est sans mémoire.

Si l’une de ses conditions d’entrée change d’état, passant de 0-1 ou 1-0, la sortie résultante changera également, car par défaut, les circuits logiques combinatoires n’ont “pas de mémoire”, “de temporisation” ou “de rétroaction” dans leur conception.

Les circuits logiques combinatoires sont constitués de portes logiques de base comme NAND, NOR ou NOT qui sont “combinées” ou connectées ensemble pour produire des circuits de commutation plus compliqués. Ces portes logiques représentent les éléments de base des circuits logiques combinatoires.

Un exemple de circuit combinatoire est un décodeur, qui convertit les données binaires présentes à son entrée en plusieurs lignes de sortie différentes, produisant à chaque fois un code décimal équivalent à sa sortie.

Les circuits logiques combinatoires peuvent être très simples ou très compliqués, et tout circuit combinatoire peut être implémenté avec seulement des portes NAND et NOR, car elles sont classées comme des portes “universelles”.

Les trois principales façons de spécifier la fonction d’un circuit logique combinatoire sont :

• 1. Algèbre Booléenne – Cela forme l’expression algébrique montrant le fonctionnement du circuit logique pour chaque variable d’entrée soit Vrai soit Faux, qui entraîne une sortie logique “1”.
• 2. Tableau de Vérification – Un tableau de vérification définit la fonction d’une porte logique en fournissant une liste concise qui montre tous les états de sortie sous forme tabulaire pour chaque combinaison possible de variables d’entrée que la porte pourrait rencontrer.
• 3. Schéma Logique – C’est une représentation graphique d’un circuit logique qui montre le câblage et les connexions de chaque porte logique individuelle, représentée par un symbole graphique spécifique, qui implémente le circuit logique.

Une des utilisations les plus courantes de la logique combinatoire se trouve dans les circuits de type multiplexeur et démultiplexeur. Ici, plusieurs entrées ou sorties sont connectées à une ligne de signal commune, et des portes logiques sont utilisées pour décoder une adresse afin de sélectionner un seul commutateur d’entrée ou de sortie de données.

Un multiplexeur se compose de deux composants séparés, un décodeur logique et quelques commutateurs à état solide, mais avant de pouvoir discuter des multiplexeurs, décodeurs et démultiplexeurs plus en détail, nous devons d’abord comprendre comment ces dispositifs utilisent ces “commutateurs à état solide” dans leur conception.

Les commutateurs à état solide se déclinent en plusieurs types et ratings, et il existe de nombreuses applications pour les commutateurs à état solide. Ils peuvent être essentiellement subdivisés en 3 principaux groupes pour les applications de commutation, et dans cette section sur la logique combinatoire, nous allons uniquement examiner le type Analogue, mais le principe est le même pour tous les types, y compris numériques.

Applications des Commutateurs à État Solide

• Commutateurs Analogiques – Utilisés dans la Commutation de Données et Communications, Commutation de Signaux Vidéo et Audio, Circuits d’Instrumentation et de Contrôle de Processus, etc.
• Commutateurs Numériques – Transmission de Données à Haute Vitesse, Commutation et Routage de Signaux, Ethernet, Réseaux Locaux, USB et Transmissions Sérielles, etc.
• Commutateurs de Puissance – Alimentation électrique et Applications Générales de Commutation de “Puissance de Secours”, Commutation de Tensions et Courants plus Élevés, etc.

Commutateurs Bilatéraux Analogiques

Les commutateurs analogiques sont ces types utilisés pour commuter les données ou les courants de signal lorsqu’ils sont dans leur état “ON” et les bloquent lorsqu’ils sont dans leur état “OFF”. La commutation rapide entre l’état “ON” et l’état “OFF” est généralement contrôlée par un signal numérique appliqué à la grille de commande du commutateur.

Un commutateur analogique idéal a une résistance nulle lorsqu’il est “ON” (ou fermé), et une résistance infinie lorsqu’il est “OFF” (ou ouvert), et les commutateurs avec des valeurs R_ON inférieures à 1Ω sont couramment disponibles.

Commutateur Analogique à État Solide

En connectant un MOSFET N-channel en parallèle avec un MOSFET P-channel, cela permet aux signaux de passer dans n’importe quelle direction, ce qui en fait un commutateur “bi-directionnel”, et si le dispositif N-channel ou P-channel transporte plus de courant de signal dépendra du ratio entre la tension d’entrée et la tension de sortie. Les deux MOSFET sont activés “ON” ou “OFF” par deux amplificateurs internes non inversants et inversants.

Types de Contact

Tout comme les commutateurs mécaniques, les commutateurs analogiques existent sous différentes formes ou types de contact, en fonction du nombre de “pôles” et de “lancers” qu’ils offrent. Ainsi, des termes tels que “SPST” (simple-pôle simple tirage) et “SPDT” (simple-pôle double tirage) s’appliquent également aux commutateurs analogiques à état solide, avec des configurations “make-before-break” et “break-before-make” disponibles.

Types de Commutateurs Analogiques

Les commutateurs analogiques individuels peuvent être regroupés dans des packages CI standard pour former des dispositifs avec plusieurs configurations de commutation SPST (simple-pôle simple tirage) et SPDT (simple-pôle double tirage), ainsi que des multiplexeurs multi-canaux.

Le commutateur analogique le plus courant et le plus simple dans un seul package CI est le 74HC4066, qui a 4 commutateurs “ON/OFF” indépendants dans un seul package, mais les variantes les plus largement utilisées des commutateurs analogiques CMOS sont celles décrites comme des “Commutateurs Bilatéraux Multi-voies”, également connus sous le nom de CI “Multiplexeur” et “Démultiplexeur”, qui seront discutés dans le prochain tutoriel.